СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Российский патент 2005 года по МПК G01R23/04 

Описание патента на изобретение RU2257591C1

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению надежности цифровых интегральных схем (ЦИС) за счет определения потенциально ненадежных. Изобретение может быть использовано на этапе серийного производства ЦИС, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.

Так как временные параметры ЦИС увеличиваются при снижении напряжения питания, что эквивалентно увеличению длительности переходного процесса при эксплуатации, то на этом принципе предложен способ для прогнозирования работоспособности ЦИС.

Известен способ диагностирования ЦИС [1] по зависимости величины изменения времени задержки сигнала Δ tз01 (при различных напряжениях питания) от tз01 при номинальном напряжении питания. Годной считается ЦИС, у которой Δ tз010,75 Δ tз01мax (Δ tз01мах - максимальное значение времени задержки входного сигнала ЦИС при снижения напряжения питания до величины Uн - пониженного напряжения питания).

Недостатки известного способа таковы, что в цифровых интегральных схемах не учитывается различие временных параметров по имеющимся в ЦИС нескольким однотипным входам.

Известен способ отбраковки комплиментарных МОП (металл, окисел, полупроводник) (КМОП) интегральных схем по уровням надежности [2], принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в том, что в качестве информационного параметра для отбраковки интегральных схем (ИС) выбрано время задержки распространения сигнала при включении и выключении. Этот параметр позволяет в большей мере учесть дефекты ИС, чем измерение статических параметров и в то же время обладает более ранним этапом обнаружения дефектов, чем нестабильная сигнатура. Проводят отбраковку ЦИС путем сравнения разности значений между средним значением времени задержки распространения сигнала при включении (выключении) для выборки и времени задержки распространения для конкретной ЦИС при пониженном напряжении питания, с интервалом значений, устанавливаемых эмпирически в зависимости от типа ЦИС и предъявляемых требований по надежности.

Недостатками способа-прототипа являются недостаточные функциональные возможности и достоверность диагностики.

По схемотехнике и технологии изготовления временные параметры по однотипным входам в идеальном случае должны быть одинаковыми, но фактически они разнятся. Величина разности временных параметров по однотипным входам несет информацию о несовершенстве поверхностной и объемной структуры p-n-переходов. Поэтому, замеряя временные параметры по однотипным входам, по их отличию можно судить о потенциальной надежности этих переходов, а следовательно, и по надежности ЦИС в целом.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей и повышение достоверности результатов диагностики.

Для устранения указанных недостатков в способе, заключающемся в том, что измеряют временные (динамические) параметры по всем входам ЦИС при пониженном напряжении питания, сравнивают их с интервалом допустимых значений, устанавливаемых эмпирически, получают результат сравнения, являющийся первым критерием отбраковки цифровых интегральных схем, согласно изобретению измеряют временные параметры при номинальном напряжении питания по всем входам раздельно, определяют отношение величины временного параметра каждого входа к минимальной величине временного параметра одного из входов данной ЦИС, сравнивают его с интервалом допустимых значений, устанавливаемых эмпирически, получают результат сравнения, являющийся вторым критерием, при совпадении двух критериев ЦИС отбраковывают как потенциально ненадежную.

Предлагаемый способ заключается в том, что на партии ЦИС, в которой необходимо определить, а затем отделить потенциально ненадежные схемы, проводят измерение динамических параметров, например, времени задержки распространения сигнала при включении (выключении), по всем входам раздельно при напряжении питания близкого к критическому напряжению питания, одинакового для всех ЦИС. Устанавливают первый критерий для отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем по абсолютной величине значения временного (динамического) параметра, например, tздp0,1150 нс.

Затем на этих же схемах по всем входам измеряют такой же временной параметр при номинальном напряжении питания. Строят таблицу, где для каждой ЦИС минимальное значение времени задержки распространения сигнала при включении (выключении) по входу принимается за единицу, а по остальным входам записывают полученный коэффициент К, определяющий интервал допустимых значений, устанавливаемых эмпирически, равный отношению величины времени задержки распространения сигнала при включении (выключении) по данному входу к значению минимальной величины времени задержки, принятой за единицу. Выбирается критерий оценки, например значение К≥ 1,75, устанавливающийся для потенциально ненадежных ЦИС. Это второй критерий для отбраковки ЦИС.

Те ЦИС, у которых совпали два критерия, считаются потенциально ненадежными.

Конкретные значения критериев определяются для каждого типа ЦИС в зависимости от жесткости требований по надежности.

Пример осуществления способа.

На произвольно выбранных 10 ЦИС типа К155ЛР1 (два элемента 2И-2ИЛИ-НЕ, один с расширением по ИЛИ) измерили время задержки распространения сигнала при выключении tздр0,1 при напряжении питания Uн=2 В, частоте импульсов 10 МГц (табл. 1). Данное напряжение определено снижением напряжения питания у каждой схемы до тех пор, пока ЦИС еще работает в соответствии с назначением.

Таблица 1№ схемыВремя задержки распространения сигнала при выключении tздр0,1, нс, по выводам2-63-64-65-611207010080212012012010031301001001004140100100905160100110906150100110907120100110100815011010011091301001001101012010010090Примечание: 2, 3, 4, 5 - выводы входов, 6 - вывод выхода.

Если по полученным данным таблицы 1 выбрать первый критерий tзp150 нc, то потенциально ненадежными будут ЦИС №5, 6, 8.

Замерили tздр0,1 в режиме Uп (при номинальном напряжении питания) (табл.2)

По полученным данным составим таблицу 3 коэффициентов увеличения tздр0,1 по всем выводам относительно минимального значения.

Таблица 3№ схемыЗначения коэффициента Кi по выводам2-63-64-65-611,211,21,221,21,211,231,21,611,241,41,211,251,51,7511,561,2111,271,61,211,2821,511,591,21,611,2102,251,2511,5

По таблице 3 при втором критерии Kj1,75 потенциально ненадежными будут схемы № 5, 8, 10.

Окончательное значение по двум критериям одновременно: потенциально ненадежными будут схемы № 5, 8.

Проведенные испытания в течение 500 ч при максимальной нагрузке и повышенной температуре 70° С подтвердили полученные результаты.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности и повысить достоверность результатов диагностики.

Источники информации

1. Кураченко С.С., Прохоренко В.А., Воинов В.В. Новый метод диагностирования ИС // Электронная промышленность. 1990. № 6. С.71-72.

2. Патент RU 2046365 C1, G 01 R 31/26. Опубл. 20.10.95. Бюл. № 29.

Похожие патенты RU2257591C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ КМОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПО УРОВНЯМ НАДЕЖНОСТИ 1992
  • Архипов А.В.
  • Паршин А.В.
  • Пиганов М.Н.
  • Чернобровин Н.Г.
RU2046365C1
Способ отбраковки КМОП интегральных схем по уровням надежности 1985
  • Дмитриев Андрей Анатольевич
  • Малков Яков Вениаминович
  • Петров Сергей Павлович
SU1269061A1
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 2005
  • Горлов Митрофан Иванович
  • Емельянов Антон Викторович
  • Москалев Вячеслав Юрьевич
RU2284538C1
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 2004
  • Горлов Митрофан Иванович
  • Емельянов Виктор Андреевич
  • Дунаев Станислав Дмитриевич
  • Москалев Вячеслав Юрьевич
RU2276378C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 1990
  • Покровский Ф.Н.
  • Гаврилов В.Ю.
  • Номоконова Н.Н.
RU2018148C1
Способ неразрушающего контроля качества сверхбольших интегральных схем по значению критического напряжения питания 2018
  • Горлов Митрофан Иванович
  • Сергеев Вячеслав Андреевич
  • Винокуров Александр Александрович
  • Алыбин Евгений Игоревич
  • Скоморохов Александр Александрович
RU2696360C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНОЙ ТЕПЛОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 2015
  • Сергеев Вячеслав Андреевич
  • Тетенькин Ярослав Геннадьевич
RU2613481C1
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ 2023
  • Камардин Алексей Иванович
RU2825537C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 2005
  • Горлов Митрофан Иванович
  • Жарких Александр Петрович
  • Шишкин Игорь Алексеевич
RU2309417C2
Способ неразрушающей диагностики интегральных схем 2020
  • Горлов Митрофан Иванович
  • Сергеев Вячеслав Андреевич
  • Винокуров Александр Александрович
  • Тетенькин Ярослав Геннадьевич
RU2743708C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к автоматическому контролю цифровых интегральных схем. Технический результат - повышение достоверности процесса диагностики цифровых интегральных схем. Для достижения данного результата измеряют основные динамические характеристики и параметры цифровых интегральных схем при пониженном и номинальном напряжении питания. На основе полученных результатов формируют критерии для отбраковки цифровых интегральных схем. При этом по всем входам цифровых интегральных схем раздельно определяют отношение величины временного параметра каждого входа к минимальной величине временного параметра одного из входов данной цифровой интегральной схемы. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 257 591 C1

Способ определения потенциально ненадежных цифровых интегральных схем, имеющих несколько однотипных входов, заключающийся в том, что измеряют временные (динамические) параметры при пониженном напряжении питания, сравнивают их с интервалом допустимых значений, устанавливаемых эмпирически, получают результат сравнения, являющийся первым критерием отбраковки цифровых интегральных схем, отличающийся тем, что измеряют временные параметры при номинальном напряжении питания по всем входам раздельно, определяют отношение величины временного параметра каждого входа к минимальной величине временного параметра одного из входов данной цифровой интегральной схемы, сравнивают его с интервалом допустимых значений, устанавливаемых эмпирически, получают результат сравнения, являющийся вторым критерием, при совпадении двух критериев цифровую интегральную схему отбраковывают как потенциально ненадежную.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2257591C1

СПОСОБ ОТБРАКОВКИ КМОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПО УРОВНЯМ НАДЕЖНОСТИ 1992
  • Архипов А.В.
  • Паршин А.В.
  • Пиганов М.Н.
  • Чернобровин Н.Г.
RU2046365C1
Кураченко С.С., Прохоренко В.А., Воинов В.В
Новый метод диагностирования ИС
Электронная промышленность
Способ приготовления консистентных мазей 1919
  • Вознесенский Н.Н.
SU1990A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ 2001
  • Сергеев В.А.
RU2178893C1
Siemens "Силовые IGBT модули"
Материалы по применению
- М.: ДОДЭКА, 1997, с.101-107
DE 1231815 А, 01.05.1967.

RU 2 257 591 C1

Авторы

Горлов М.И.

Шишкин И.А.

Даты

2005-07-27Публикация

2004-04-19Подача